JP2018026928A - Electric motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動モータに関するものである。 The present invention relates to an electric motor.
従来から、電動モータとして、コイルが巻回されたティースを有するステータと、ステータの径方向内側に回転自在に設けられたロータと、を備え、コイルへの通電制御を行うことによりロータを回転駆動させるブラシレスモータが知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, as an electric motor, a stator having teeth around which a coil is wound and a rotor that is rotatably provided in the radial direction of the stator are provided, and the rotor is rotationally driven by controlling energization of the coil. Brushless motors are known.
この種のブラシレスモータのロータは、回転軸と、この回転軸に外嵌固定される略円柱状のロータコアと、ロータコアに設けられたマグネットとを有している。
マグネットをロータに配置する方式としては、磁性体よりなるロータコアにスリットを複数形成し、スリット内に永久磁石を配置する永久磁石埋込方式（ＩＰＭ：Ｉｎｔｅｒｉｏｒ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ）が知られている。
A rotor of this type of brushless motor has a rotating shaft, a substantially cylindrical rotor core that is externally fixed to the rotating shaft, and a magnet provided on the rotor core.
As a system for arranging magnets in a rotor, a permanent magnet embedded system (IPM: Interior Permanent Magnet) in which a plurality of slits are formed in a rotor core made of a magnetic material and permanent magnets are arranged in the slits is known.
また、近年では、ＩＰＭモータの中でも、ロータコア内に径方向に沿うように（放射状に）永久磁石を配置し、永久磁石に磁気異方性の強い形状を持たせることによって大きなリラクタンストルクを発生させるＰＭＲ（Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｌｕｃｔａｎｃｅ）モータが知られている。
ＰＭＲモータは、ロータコアの磁気回路が磁束を集中させる構造上、周方向で隣り合う永久磁石の間ができる限り狭くなるように、永久磁石を配置することが望ましい。
Also, in recent years, among IPM motors, permanent magnets are arranged radially in the rotor core (radially), and a large reluctance torque is generated by giving the permanent magnet a shape having strong magnetic anisotropy. A PMR (Permanent Magnetic Reluctance) motor is known.
In the PMR motor, it is desirable to arrange the permanent magnets so that the gap between the permanent magnets adjacent in the circumferential direction is as narrow as possible due to the structure in which the magnetic circuit of the rotor core concentrates the magnetic flux.
しかしながら、周方向で隣り合う永久磁石の間をできる限り狭く設定しようとすると、リラクタンストルクを発生させるｑ軸（永久磁石の磁極の中心軸（ｄ軸）に直交する方向）磁路が狭くなってしまう。つまり、リラクタンストルクが発生しにくくなり、モータ性能が低下してしまうという課題がある。 However, if an attempt is made to set the gap between adjacent permanent magnets in the circumferential direction as narrow as possible, the q-axis (direction perpendicular to the central axis (d-axis) of the magnetic pole of the permanent magnet) that generates reluctance torque becomes narrower. End up. That is, there is a problem that reluctance torque is less likely to be generated and motor performance is reduced.
そこで、本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、効果的にモータ性能を高めることができる電動モータを提供するものである。 Therefore, the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and provides an electric motor that can effectively improve motor performance.
上記の課題を解決するために、本発明に係る電動モータは、環状のステータコア、および該ステータコアの内周面から径方向内側に向かって突出し、コイルが巻回される複数のティースを有するステータと、前記ティースよりも径方向内側に配置され、前記ティースに対して回転自在に設けられているロータと、を備え、前記ティースは、径方向に沿って延びるティース本体と、該ティース本体の径方向内側端に設けられ、周方向に沿って延びる鍔部と、を有し、前記ロータは、回転軸と、前記回転軸に固定され、径方向中心が該回転軸の軸心と一致する円柱状のロータコアと、該ロータコアの径方向に沿うように、且つ周方向に放射状に配置される複数の永久磁石と、を有し、前記永久磁石は、前記回転軸に直交する断面形状が径方向内側に向かうに従って周方向の幅が漸次広くなるように台形状に形成されており、前記ロータコアの外周面には、前記永久磁石の径方向外側端の周方向両側に、それぞれ軸方向に沿って延びる溝部が形成されており、周方向で隣り合う前記永久磁石の間に形成された２つの前記溝部の周方向中心間の円周長さは、前記鍔部の内周面の円周長さよりも長く設定されていることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, an electric motor according to the present invention includes an annular stator core, and a stator having a plurality of teeth that protrude radially inward from an inner peripheral surface of the stator core and around which a coil is wound. A rotor that is disposed radially inward of the teeth and rotatably provided with respect to the teeth, the teeth extending along the radial direction, and the radial direction of the teeth main body A cylindrical portion provided at an inner end and extending along the circumferential direction, the rotor being fixed to the rotation shaft and having a radial center coincident with the axis of the rotation shaft And a plurality of permanent magnets arranged radially in the circumferential direction along the radial direction of the rotor core, and the permanent magnet has a cross-sectional shape perpendicular to the rotation axis on the radially inner side. It is formed in a trapezoidal shape so that the width in the circumferential direction gradually increases as it goes, and the outer circumferential surface of the rotor core has groove portions extending along the axial direction on both circumferential sides of the radially outer end of the permanent magnet. The circumferential length between the circumferential centers of the two groove portions formed between the permanent magnets adjacent in the circumferential direction is longer than the circumferential length of the inner circumferential surface of the flange portion. It is characterized by being set.
このように、永久磁石を台形状とすることにより、ＰＭＲモータにおいて、永久磁石の径方向内側へ漏れる磁束を低減することが可能になる。また、周方向で隣り合う永久磁石同士を近づけることなく、ロータコア内において磁束を集中させることができる。このため、ｑ軸磁路を大きく設定でき、高いリラクタンストルクを発生させることができる。
さらに、ロータコアの外周面に溝部を形成し、周方向で隣り合う永久磁石の間に形成された２つの溝部の周方向中心間の円周長さを、鍔部の内周面の円周長さよりも長く設定することにより、ロータコアの有効磁束の低減を抑えつつ、コギングを抑制することが可能になる。したがって、効果的にモータ性能を高めることができる。
Thus, by making a permanent magnet into a trapezoidal shape, in the PMR motor, it is possible to reduce magnetic flux leaking inward in the radial direction of the permanent magnet. Further, the magnetic flux can be concentrated in the rotor core without bringing the permanent magnets adjacent in the circumferential direction close to each other. For this reason, the q-axis magnetic path can be set large, and a high reluctance torque can be generated.
Further, a groove portion is formed on the outer peripheral surface of the rotor core, and the circumferential length between the circumferential centers of two groove portions formed between the permanent magnets adjacent in the circumferential direction is defined as the circumferential length of the inner peripheral surface of the flange portion. By setting the length longer than this, cogging can be suppressed while suppressing reduction of the effective magnetic flux of the rotor core. Therefore, the motor performance can be effectively enhanced.
本発明に係る電動モータは、前記ロータコアには、前記回転軸と前記永久磁石の径方向内側端との間に、複数の空洞部が形成されていることを特徴とする。 The electric motor according to the present invention is characterized in that a plurality of hollow portions are formed in the rotor core between the rotating shaft and a radially inner end of the permanent magnet.
このように構成することで、永久磁石の径方向内側へ漏れる磁束を、さらに低減することが可能になる。このため、さらに効果的にモータ性能を高めることができる。 By comprising in this way, it becomes possible to further reduce the magnetic flux which leaks to the radial inside of a permanent magnet. For this reason, motor performance can be improved more effectively.
本発明に係る電動モータは、前記空洞部は、各前記永久磁石の径方向内側端における周方向両側にそれぞれ形成されており、前記ロータコアには、周方向で隣り合う前記永久磁石の間で、且つ前記空洞部の間に、径方向に延びるブリッジが形成されており、前記ブリッジの周方向の幅は、径方向全体に渡って均一に設定されており、且つ周方向で隣り合う前記永久磁石の径方向内側端の間の幅と同一に設定されていることを特徴とする請求項２に記載の電動モータ。
In the electric motor according to the present invention, the cavity is formed on both sides in the circumferential direction at the radially inner end of each permanent magnet, and the rotor core is between the permanent magnets adjacent in the circumferential direction. In addition, a bridge extending in the radial direction is formed between the hollow portions, the circumferential width of the bridge is set uniformly over the entire radial direction, and the permanent magnets are adjacent in the circumferential direction. The electric motor according to
このように構成することで、ロータコアの剛性を確保しつつ、永久磁石の径方向内側へ漏れる磁束を低減することが可能になる。 With this configuration, it is possible to reduce the magnetic flux leaking inward in the radial direction of the permanent magnet while ensuring the rigidity of the rotor core.
本発明に係る電動モータは、前記ブリッジの周方向の幅は、磁気飽和可能な幅に設定されていることを特徴とする。 The electric motor according to the present invention is characterized in that a width of the bridge in the circumferential direction is set to a width capable of magnetic saturation.
このように構成することで、永久磁石の径方向内側へ漏れる磁束を、より確実に低減することが可能になる。 By comprising in this way, it becomes possible to reduce more reliably the magnetic flux which leaks to the radial inside of a permanent magnet.
本発明に係る電動モータは、前記ロータコアの外周面には、該外周面に前記永久磁石の径方向外側端を露出させる開口部が形成されていることを特徴とする。 The electric motor according to the present invention is characterized in that an opening that exposes a radially outer end of the permanent magnet is formed on the outer peripheral surface of the rotor core.
このように構成することで、ロータコアの外周面側で漏れ磁束が発生してしまうことを防止できる。このため、ティースに流れる有効磁束を高めることができ、トルク性能を向上させることができる。 By comprising in this way, it can prevent that a leakage magnetic flux will generate | occur | produce on the outer peripheral surface side of a rotor core. For this reason, the effective magnetic flux which flows into teeth can be raised and torque performance can be improved.
本発明に係る電動モータは、前記永久磁石は、前記回転軸に直交する断面形状が等脚台形状となるように形成されており、下底と脚との外角θは、９０°＜θ＜１１０°に設定されていることを特徴とする。 In the electric motor according to the present invention, the permanent magnet is formed so that a cross-sectional shape orthogonal to the rotation axis is an isosceles trapezoid, and an outer angle θ between the lower base and the leg is 90 ° <θ <. It is characterized by being set to 110 °.
このように構成することで、台形状の永久磁石による出力を最大限発揮することが可能になる。すなわち、リラクタンストルクを最も効率よく活用することが可能になる。この結果、さらに効果的にモータ性能を高めることができる。 With this configuration, it is possible to maximize the output of the trapezoidal permanent magnet. That is, the reluctance torque can be utilized most efficiently. As a result, the motor performance can be improved more effectively.
本発明によれば、永久磁石を台形状とすることにより、ＰＭＲモータにおいて、永久磁石の径方向内側へ漏れる磁束を低減することが可能になる。また、周方向で隣り合う永久磁石同士を近づけることなく、ロータコア内において磁束を集中させることができる。このため、ｑ軸磁路を大きく設定でき、高いリラクタンストルクを発生させることができる。
さらに、ロータコアの外周面に溝部を形成し、周方向で隣り合う永久磁石の間に形成された２つの溝部の周方向中心間の円周長さを、鍔部の内周面の円周長さよりも長く設定することにより、ロータコアの有効磁束の低減を抑えつつ、コギングを抑制することが可能になる。したがって、効果的にモータ性能を高めることができる。
According to the present invention, by making the permanent magnet trapezoidal, in the PMR motor, it is possible to reduce the magnetic flux leaking inward in the radial direction of the permanent magnet. Further, the magnetic flux can be concentrated in the rotor core without bringing the permanent magnets adjacent in the circumferential direction close to each other. For this reason, the q-axis magnetic path can be set large, and a high reluctance torque can be generated.
Further, a groove portion is formed on the outer peripheral surface of the rotor core, and the circumferential length between the circumferential centers of two groove portions formed between the permanent magnets adjacent in the circumferential direction is defined as the circumferential length of the inner peripheral surface of the flange portion. By setting the length longer than this, cogging can be suppressed while suppressing reduction of the effective magnetic flux of the rotor core. Therefore, the motor performance can be effectively enhanced.
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
（減速機付モータ）
図１は、減速機付モータ１の斜視図、図２は、図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
図１、図２に示すように、減速機付モータ１は、例えば車両に搭載される電装品（例えば、ワイパ、パワーウインドウ、サンルーフ、電動シート等）の駆動源となるものである。減速機付モータ１は、モータ部２と、モータ部２の回転を減速して出力する減速部３と、モータ部２の駆動制御を行うコントローラ部４と、を備えている。なお、以下の説明において、単に軸方向という場合は、モータ部２の回転軸３１の軸方向をいい、単に周方向という場合は、回転軸３１の周方向をいい、単に径方向という場合は、回転軸３１の径方向をいうものとする。
(Motor with reduction gear)
1 is a perspective view of a motor 1 with a speed reducer, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG.
As shown in FIGS. 1 and 2, the motor 1 with a speed reducer serves as a drive source for electrical components (for example, a wiper, a power window, a sunroof, an electric seat, etc.) mounted on a vehicle, for example. The motor 1 with a speed reducer includes a
（モータ部）
モータ部２は、モータケース５と、モータケース５内に収納されている略円筒状のステータ８と、ステータ８の径方向内側に設けられ、ステータ８に対して回転可能設けられたロータ９と、を備えている。
(Motor part)
The
（モータケース）
モータケース５は、例えばアルミダイキャスト等の放熱性の優れた材料に形成されている。モータケース５は、軸方向に分割可能に構成された第１モータケース６と、第２モータケース７と、からなる。第１モータケース６および第２モータケース７は、それぞれ有底筒状に形成されており、それぞれの開口部６ａ，７ａを嵌合させることで内部空間を有するモータケース５を形成している。
(Motor case)
The
より詳しくは、第１モータケース６は、底部１０が減速部３のギヤケース４０と接合されるようにこのギヤケース４０と一体成形されている。底部１０の径方向略中央には、ロータ９の回転軸３１を挿通可能な貫通孔１０ａが形成されている。
また、第１モータケース６の内周面には、開口部６ａ側に段差により拡径形成されたステータ内嵌部１８が形成されている。このステータ内嵌部１８にステータ８の外周面が嵌合される。さらに、第１モータケース６の周壁部１１の外周面には、開口部６ａ側に段差部１２ａを介して縮径形成された嵌合部１２が形成されている。この嵌合部１２は、第２モータケース７の開口部７ａを嵌合するためのものである。
More specifically, the
In addition, a stator internal
第２モータケース７の外周面には、開口部７ａ側に全周に渡って凸条部１６が形成されている。また、第２モータケース７の開口部７ａには、段差により拡径形成された嵌合部１７が形成されている。この嵌合部１７と、第１モータケース６の嵌合部１２とが嵌合される。また、第１モータケース６の段差部１２ａと第２モータケース７の凸条部１６とが当接することにより、第１モータケース６と第２モータケース７との軸方向の相対位置が決定される。
On the outer peripheral surface of the
（ステータ）
図３は、ステータ８およびロータ９の軸方向に直交する断面図である。
図２、図３に示すように、ステータ８は、軸方向に直交する断面形状が正六角形となる筒状のコア部２１と、コア部２１から径方向内側に向かって突出する複数（例えば、本実施形態では６つ）のティース２２と、が一体成形されたステータコア２０を有している。ステータコア２０は、複数の金属板を軸方向に積層することにより形成されている。なお、ステータコア２０は、複数の金属板を軸方向に積層して形成する場合に限られるものではなく、例えば、軟磁性粉を加圧成形することにより形成してもよい。
(Stator)
FIG. 3 is a cross-sectional view orthogonal to the axial direction of the
As shown in FIGS. 2 and 3, the
コア部２１は、磁路を形成するものである。このコア部２１の外周面が、第１モータケース６のステータ内嵌部１８に内嵌される。
ティース２２は、コア部２１の内周面から径方向に沿って突出するティース本体１０１と、ティース本体１０１の径方向内側端から周方向に沿って延びる鍔部１０２と、が一体成形されたものである。鍔部１０２は、ティース本体１０１から周方向両側に延びるように形成されている。また、鍔部１０２の内周面１０２ａは、回転軸中心Ｃ１を中心とする円弧状に形成されている。そして、周方向で隣り合う鍔部１０２の間に、スロット１９が形成される。
The
The
また、コア部２１の内周面、およびティース２２は、樹脂製のインシュレータ２３によって覆われている。このインシュレータ２３の上から各ティース２２にコイル２４が巻回されている。各コイル２４は、コントローラ部４からの給電により、ロータ９を回転させるための磁界を生成する。
Moreover, the inner peripheral surface of the
（ロータ）
図４は、図３のロータ９の半円分の拡大図、図５は、図３のＢ部拡大図である。
図３〜図５に示すように、ロータ９は、回転軸３１と、回転軸３１に外嵌固定されている円柱状のロータコア３２と、ロータコア３２に埋設されている永久磁石３３と、を備えている。
回転軸３１は、減速部３を構成するウォーム軸４４と一体成形されている。ロータコア３２は、複数の金属板を軸方向に積層することにより形成されている。なお、ロータコア３２は、複数の金属板を軸方向に積層して形成する場合に限られるものではなく、例えば、軟磁性粉を加圧成形することにより形成してもよい。
(Rotor)
4 is an enlarged view of a semicircle of the
As shown in FIGS. 3 to 5, the
The rotating
ロータコア３２の外周面とティース２２の鍔部１０２の内周面との間には、微小隙間Ｓ１が形成されている。また、ロータコア３２の径方向略中央には、軸方向に貫通する貫通孔３２ａが形成されている。この貫通孔３２ａに、回転軸３１が圧入されている。なお、貫通孔３２ａに対して回転軸３１を挿入とし、接着剤等を用いて回転軸３１にロータコア３２を外嵌固定してもよい。
さらに、ロータコア３２には、貫通孔３２ａから若干の間隔をあけて形成され、径方向に延びる４つの空洞部１１１が周方向に等間隔（放射状に）で配置されている。
A minute gap S <b> 1 is formed between the outer peripheral surface of the
Furthermore, the
空洞部１１１は、径方向の大部分に形成された磁石収納部１１２と、磁石収納部１１２の径方向内側に形成されたフラックスバリヤ部１１３と、が連通形成されたものである。
磁石収納部１１２には、永久磁石３３が収納される。磁石収納部１１２は、軸方向に直交する断面形状が径方向内側に向かうに従って周方向の幅が漸次広くなるように等脚台形状となるように形成されている。
The
The
フラックスバリヤ部１１３は、永久磁石３３の磁束がこの永久磁石３３よりもロータコア３２の径方向内側に漏出してしまうことを抑制するためのものである。フラックスバリヤ部１１３は、１つの空洞部１１１に２つ形成されている。そして、２つのフラックスバリヤ部１１３は、磁石収納部１１２の径方向内側端で、且つ周方向両端に配置されている。フラックスバリヤ部１１３を複数形成することにより、ロータコア３２のフラックスバリヤ部１１３の径方向内側に、貫通孔３２ａを有するリング部１１５が形成された形になる。
The
また、ロータコア３２において、１つの空洞部１１１に形成された２つのフラックスバリヤ部１１３の間には、径方向外側に向かって凸条部１１４が形成された形になる。換言すれば、リング部１１５の外周面には、フラックスバリヤ部１１３の間に、凸条部１１４が形成されている。
凸条部１１４の径方向外側端（先端）１１４ａは、磁石収納部１１２の下底に相当する位置と一致するように平坦に形成されている。つまり、凸条部１１４の径方向外側端１１４ａに、永久磁石３３の後述の下底３３ａが当接される。
Further, in the
The radially outer end (tip) 114a of the
また、周方向で隣り合う空洞部１１１の間で、且つ周方向で隣り合うフラックスバリヤ部１１３の間には、ブリッジ部１１６が形成されている。ブリッジ部１１６は、ロータコア３２のフラックスバリヤ部１１３が形成されている領域の剛性を高めると共に、リング部１１５と磁石収納部１１２が形成されている側のロータコア３２とを一体化する役割を有している。ブリッジ部１１６は、径方向に沿って延出しており、その周方向の幅Ｈ１は、径方向全体に渡って均一に設定されている。また、ブリッジ部１１６の幅Ｈ１は、周方向で隣接する磁石収納部１１２の径方向内側端の間の距離と一致している。
ここで、ブリッジ部１１６の幅Ｈ１は、ロータコア３２の剛性を確保可能な範囲で、できる限り狭いことが望ましい。さらには、ブリッジ部１１６の幅Ｈ１は、永久磁石３３の磁束が飽和可能な幅に設定されていることが望ましい。
Further, a
Here, the width H1 of the
また、ロータコア３２の外周面には、各空洞部１１１に対応する位置に、空洞部１１１に連通する開口部１１７が形成されている。開口部１１７の周方向の幅Ｈ２は、磁石収納部１１２の径方向外側端における周方向の幅Ｈ３よりも若干狭く設定されている。このため、ロータコア３２の外周部に、磁石収納部１１２側に向かって、且つ周方向に沿って突出する爪部１１８が形成される形になる。
Further, on the outer peripheral surface of the
さらに、ロータコア３２の外周面には、爪部１１８の開口部１１７とは反対側に、それぞれ溝部１１９が軸方向全体に渡って形成されている。溝部１１９は、径方向内側に向かって先細りとなるように略三角状に形成されている。また、溝部１１９は、爪部１１８に隣接配置されている。
Further, on the outer peripheral surface of the
ここで、ロータコア３２の各空洞部１１１間に形成されている２つの溝部１１９の周方向中心間の円周長さＬ１は、ティース２２の鍔部１０２における内周面の円周長さＬ２よりも長く設定されている。より詳しくは、図３、図５に示すように、ロータコア３２の各空洞部１１１間と任意のティース２２の鍔部１０２とを径方向で対向させたとき、この鍔部１０２の周方向両側に存在する２つのスロット１９の周方向中心と、ロータコア３２の溝部１１９の周方向中心とが一致する。
Here, the circumferential length L1 between the circumferential centers of the two
このように構成されたロータコア３２の磁石収納部１１２に、永久磁石３３が嵌め込まれている。永久磁石３３は、磁石収納部１１２の形状に対応するように、軸方向に直交する断面形状が径方向内側に向かうに従って周方向の幅が漸次広くなるように等脚台形状となるように形成されている。すなわち、永久磁石３３は、軸方向に直交する断面形状において、径方向内側に位置する下底３３ａと、径方向外側に位置する上底３３ｂと、下底３３ａと上底３３ｂとの間に位置する一対の脚３３ｃと、を有している。
The
永久磁石３３の下底３３ａは、ロータコア３２の凸条部１１４の径方向外側端１１４ａに当接している。このため、永久磁石３３の下底３３ａとロータコア３２のリング部１１５との間に、フラックスバリヤ部１１３が介在される。
また、永久磁石３３の上底３３ｂは、ロータコア３２の爪部１１８に当接している。すなわち、爪部１１８は、永久磁石３３の径方向外側への抜けを防止するように機能する。
さらに、永久磁石３３の脚３３ｃは、ロータコア３２の磁石収納部１１２の内側面に当接する。
The lower bottom 33 a of the
Further, the upper bottom 33 b of the
Further, the
ここで、永久磁石３３（磁石収納部１１２）の下底３３ａと脚３３ｃとの外角θは、
９０°＜θ＜１１０°・・・（１）
を満たすように設定されている。
さらに、図６（ａ）に示すように、永久磁石３３は、パラレル配向に着磁されているか、または、図６（ｂ）に示すように、極異方配向に着磁されている。
このように構成された永久磁石３３は、例えば接着剤等によりロータコア３２の磁石収納部１１２に固着される。なお、図６（ａ）、図６（ｂ）において、矢印は永久磁石３３の着磁の配向を示している。
Here, the external angle θ between the
90 ° <θ <110 ° (1)
It is set to satisfy.
Furthermore, as shown in FIG. 6 (a), the
The
（減速部）
図１、図２に戻り、減速部３は、モータケース５が取り付けられているギヤケース４０と、ギヤケース４０内に収納されるウォーム減速機構４１と、を備えている。ギヤケース４０は、例えばアルミダイキャスト等の放熱性の優れた材料により形成されている。ギヤケース４０は、一面に開口部４０ａを有する箱状に形成されており、内部にウォーム減速機構４１を収容するギヤ収容部４２を有する。また、ギヤケース４０の側壁４０ｂには、第１モータケース６が一体成形されている箇所に、この第１モータケース６の貫通孔１０ａとギヤ収容部４２とを連通する開口部４３が形成されている。
(Decelerator)
Returning to FIGS. 1 and 2, the
さらに、ギヤケース４０の側壁４０ｂには、３つの固定ブラケット５４ａ，５４ｂ，５４ｃが一体成形されている。これら固定ブラケット５４ａ，５４ｂ，５４ｃは、不図示の車体等に、減速機付モータ１を固定するためのものである。３つの固定ブラケット５４ａ，５４ｂ，５４ｃは、モータ部２を避けるように、周方向にほぼ等間隔に配置されている。各固定ブラケット５４ａ，５４ｂ，５４ｃには、それぞれ防振ゴム５５が装着されている。防振ゴム５５は、減速機付モータ１を駆動する際の振動が、不図示の車体に伝達されてしまうのを防止するためのものである。
Further, three fixing
また、ギヤケース４０の底壁４０ｃには、略円筒状の軸受ボス４９が突設されている。軸受ボス４９は、ウォーム減速機構４１の出力軸４８を回転自在に支持するためのものであって、内周面に不図示の滑り軸受が設けられている。さらに、軸受ボス４９の先端内周縁には、不図示のＯリングが装着されている。これにより、軸受ボス４９を介して外部から内部に塵埃や水が侵入してしまうことが防止される。また、軸受ボス４９の外周面には、複数のリブ５２が設けられている。これにより、軸受ボス４９の剛性が確保されている。
Further, a substantially
ギヤ収容部４２に収容されたウォーム減速機構４１は、ウォーム軸４４と、ウォーム軸４４に噛合されるウォームホイール４５と、により構成されている。ウォーム軸４４は、モータ部２の回転軸３１と同軸上に配置されている。そして、ウォーム軸４４は、両端がギヤケース４０に設けられた軸受４６，４７によって回転自在に支持されている。ウォーム軸４４のモータ部２側の端部は、軸受４６を介してギヤケース４０の開口部４３に至るまで突出している。この突出したウォーム軸４４の端部とモータ部２の回転軸３１との端部が接合され、ウォーム軸４４と回転軸３１とが一体化されている。なお、ウォーム軸４４と回転軸３１は、１つの母材からウォーム軸部分と回転軸部分とを成形することにより一体として形成してもよい。
The worm
ウォーム軸４４に噛合されるウォームホイール４５には、このウォームホイール４５の径方向中央に出力軸４８が設けられている。出力軸４８はウォームホイール４５の回転軸方向と同軸上に配置されており、ギヤケース４０の軸受ボス４９を介してギヤケース４０の外部に突出している。出力軸４８の突出した先端には、不図示の電装品と接続可能なスプライン４８ａが形成されている。
The
また、ウォームホイール４５の径方向中央には、出力軸４８が突出されている側とは反対側に、不図示のセンサマグネットが設けられている。このセンサマグネットは、ウォームホイール４５の回転位置を検出する回転位置検出部６０の一方を構成している。この回転位置検出部６０の他方を構成する磁気検出素子６１は、ウォームホイール４５のセンサマグネット側（ギヤケース４０の開口部４０ａ側）でウォームホイール４５と対向配置されているコントローラ部４に設けられている。
Further, a sensor magnet (not shown) is provided at the radial center of the
（コントローラ部）
モータ部２の駆動制御を行うコントローラ部４は、磁気検出素子６１が実装されたコントローラ基板６２と、ギヤケース４０の開口部４０ａを閉塞するように設けられたカバー６３と、を有している。そして、コントローラ基板６２が、ウォームホイール４５のセンサマグネット側（ギヤケース４０の開口部４０ａ側）に対向配置されている。
(Controller part)
The controller unit 4 that controls the drive of the
コントローラ基板６２は、いわゆるエポキシ基板に複数の導電性のパターン（不図示）が形成されたものである。コントローラ基板６２には、モータ部２のステータコア２０から引き出されたコイル２４の端末部が接続されていると共に、カバー６３に設けられたコネクタの端子（何れも不図示）が電気的に接続されている。また、コントローラ基板６２には、磁気検出素子６１の他に、コイル２４に供給する電流を制御するＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：電界効果トランジスタ）等のスイッチング素子からなるパワーモジュールやコントローラ基板に印加される電圧の平滑化を行うコンデンサ（何れも不図示）等が実装されている。
The
このように構成されたコントローラ基板６２を覆うカバー６３は樹脂製であって、若干外側に膨出するように形成されている。そして、カバー６３の内面側は、コントローラ基板６２等を収容するコントローラ収容部５６とされている。
また、カバー６３の外周部に、不図示のコネクタが一体成形されている。このコネクタは、不図示の外部電源から延びるコネクタと嵌着可能に形成されている。そして、不図示のコネクタの端子に、コントローラ基板６２が電気的に接続されている。これにより、外部電源の電力がコントローラ基板６２に供給される。
The
A connector (not shown) is integrally formed on the outer periphery of the
さらに、カバー６３の開口縁には、ギヤケース４０の側壁４０ｂの端部と嵌め合いされる嵌合部８１が突出形成されている。嵌合部８１は、カバー６３の開口縁に沿う２つの壁８１ａ，８１ｂにより構成されている。そして、これら２つの壁８１ａ，８１ｂの間に、ギヤケース４０の側壁４０ｂの端部が挿入（嵌め合い）される。これにより、ギヤケース４０とカバー６３との間にラビリンス部８３が形成される。このラビリンス部８３によって、ギヤケース４０とカバー６３との間から塵埃や水が浸入してしまうことが防止される。なお、ギヤケース４０とカバー６３との固定は、不図示のボルトを締結することにより行われる。
Further, a fitting portion 81 that is fitted to the end portion of the
（減速機付モータの動作）
次に減速機付モータ１の動作について説明する。
減速機付モータ１は、不図示のコネクタを介してコントローラ基板６２に供給された電力が、不図示のパワーモジュールを介してモータ部２の各コイル２４に選択的に供給される。すると、ステータ８（ティース２２）に所定の磁界が形成され、この磁界とロータ９の永久磁石３３との間で磁気的な吸引力や反発力が生じる。これにより、ロータ９が継続的に回転する。
ロータ９が回転すると、回転軸３１と一体化されているウォーム軸４４が回転し、さらにウォーム軸４４に噛合されているウォームホイール４５が回転する。そして、ウォームホイール４５に連結されている出力軸４８が回転し、所望の電装品が駆動する。
(Operation of motor with reduction gear)
Next, operation | movement of the motor 1 with a reduction gear is demonstrated.
In the motor 1 with a speed reducer, the power supplied to the
When the
また、コントローラ基板６２に実装されている磁気検出素子６１によって検出されたウォームホイール４５の回転位置検出結果は、信号として不図示の外部機器に出力される。不図示の外部機器は、ウォームホイール４５の回転位置検出信号に基づいて、不図示のパワーモジュールのスイッチング素子等の切替えタイミングが制御され、モータ部２の駆動制御が行われる。なお、パワーモジュールの駆動信号の出力やモータ部２の駆動制御は、コントローラ部４で行われていても良い。
The rotation position detection result of the
（ロータの作用、効果）
次に、図７〜図１２に基づいて、ロータ９の作用、効果について説明する。
図７〜図９は、ロータコア３２に流れる磁束の向きを示す説明図である。
ここで、永久磁石３３の下底３３ａとロータコア３２のリング部１１５との間に、フラックスバリヤ部１１３が介在される。このため、図７に示すように、周方向で隣り合う永久磁石３３からの径方向内側への漏れ磁束を極力抑えることができる。しかも、ブリッジ部１１６の幅Ｈ１を、ロータコア３２の剛性を確保可能な範囲で、できる限り狭く設定し、且つ永久磁石３３の磁束が飽和可能な幅に設定することにより、永久磁石３３からの径方向内側への漏れ磁束をより確実に抑えることができる。したがって、効果的にモータ部２のモータ性能を高めることができる。
(Operation and effect of rotor)
Next, operations and effects of the
7-9 is explanatory drawing which shows the direction of the magnetic flux which flows into the
Here, the
また、永久磁石３３は、軸方向に直交する断面形状が径方向内側に向かうに従って周方向の幅が漸次広くなるように等脚台形状となるように形成されている。このため、図８に示すように、ロータコア３２内において、各永久磁石３３の磁束を収束させるための配向の向きが、ロータコア３２の外周側（ステータ８のティース２２側）となる。この結果、ロータコア３２内の磁束の向きが、ティース２２側へと収束させやすくできる。さらに、周方向で隣り合う永久磁石３３同士を近づけることなく、ロータコア３２内において磁束を集中させることができる。そして、ｑ軸磁路を大きく設定でき、高いリラクタンストルクを発生させることができる。よって、ロータコア３２の有効磁束を高めることができる。
In addition, the
さらに、ロータコア３２の外周面には、各空洞部１１１に対応する位置に、空洞部１１１に連通する開口部１１７が形成されている。すなわち、永久磁石３３の径方向外側端（上底３３ｂ）が、開口部１１７を介して露出される。このため、図９に示すように、ロータコア３２の外周面側で漏れ磁束が発生してしまうことを防止できる。よって、ティース２２に流れる有効磁束を高めることができる。
Furthermore, an
また、永久磁石３３の下底３３ａと脚３３ｃとの外角θ（以下、単に外角θという）は、式（１）を満たすように設定されている。これについて、図１０、図１１に基づいて以下に詳述する。
Further, the external angle θ (hereinafter simply referred to as the external angle θ) between the
図１０は、縦軸をロータ９の回転数（ｒｐｍ）、コイル２４に供給する電流値（Ａ）とし、横軸をロータ９のトルク（Ｎ．ｍ）としたときの回転数、電流値、トルクの変化を、永久磁石３３の外角θを変化させて比較したグラフである。
同図に示すように、外角θが式（１）を満たすとき、高トルクが得られることが確認できる。
In FIG. 10, the vertical axis represents the rotational speed (rpm) of the
As shown in the figure, it can be confirmed that high torque can be obtained when the external angle θ satisfies the equation (1).
図１１は、縦軸をロータコア３２の突極比とし、横軸を外角θ（ｄｅｇ）としたときのロータコア３２の突極比の変化を示すグラフである。
同図に示すように、外角θが式（１）を満たすとき、高い突極比を得られることが確認できる。また、図１１に示すように、外角θが１１０°以上となると、殆ど突極比に変化が見られなくなることも確認できる。
FIG. 11 is a graph showing changes in the salient pole ratio of the
As shown in the figure, it can be confirmed that a high salient pole ratio can be obtained when the outer angle θ satisfies the equation (1). Further, as shown in FIG. 11, it can be confirmed that when the outer angle θ is 110 ° or more, almost no change is seen in the salient pole ratio.
また、ロータコア３２の外周面には、爪部１１８の開口部１１７とは反対側に、それぞれ溝部１１９が軸方向全体に渡って形成されている。そして、ロータコア３２の各空洞部１１１間に形成されている２つの溝部１１９の周方向中心間の円周長さＬ１は、ティース２２の鍔部１０２における内周面の円周長さＬ２よりも長く設定されている。
このため、ロータコア３２の有効磁束の低減を抑えつつ、コギングを抑制することが可能になる。したがって、効果的にモータ性能を高めることができる。
Further, on the outer peripheral surface of the
For this reason, it is possible to suppress cogging while suppressing reduction of the effective magnetic flux of the
図１２は、縦軸をロータ９のトルク（Ｎ．ｍ）とし、横軸をロータ９の回転角度（ｄｅｇ）としたときの、トルクの変化を示すグラフであって、ロータコア３２の外周面に溝部１１９を形成した場合と、溝部１１９を形成しない場合とを比較している。
同図に示すように、ロータコア３２の外周面に溝部１１９を形成した場合、この溝部１１９を形成しない場合と比較してトルク変動（コギングトルク）を抑制していることが確認できる。
FIG. 12 is a graph showing changes in torque when the vertical axis is the torque (N.m) of the
As shown in the figure, when the
（第２実施形態）
次に、図１３に基づいて、本発明の第２実施形態について説明する。
図１３は、第２実施形態におけるロータ２０９の軸方向に直交する断面図である。なお、第２実施形態において、第１実施形態と同一態様には、同一符号を付して説明する。
同図に示すように、第１実施形態と第２実施形態との相違点は、第１実施形態のロータコア３２には、永久磁石３３の径方向への抜けを防止する爪部１１８が形成されているのに対し、第２実施形態のロータコア２３２には、爪部１１８が形成されていない点にある。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described based on FIG.
FIG. 13 is a cross-sectional view orthogonal to the axial direction of the
As shown in the figure, the difference between the first embodiment and the second embodiment is that the
第２実施形態のロータコア２３２は、爪部１１８が形成されていない分、永久磁石２３３の径方向先端が、第１実施形態の永久磁石３３と比較して若干延出されている。より具体的には、永久磁石２３３は、その径方向先端がロータコア２３２の外周面とほぼ面一になる程度に形成されている。
このような構成のもと、永久磁石２３３は、例えば接着剤等によりロータコア２３２の磁石収納部１１２に固着される。ここで、第２実施形態における永久磁石２３３に対する接着強度は、この永久磁石２３３が径方向外側へずれない（飛散しない）程度の十分な強度が必要である。
In the
Under such a configuration, the
したがって、上述の第２実施形態では、前述の第１実施形態と同様の効果を奏する。これに加え、ロータコア２３２に爪部１１８を形成しない分、ステータ８の鍔部１０２（例えば図３参照）と永久磁石２３３との間の間隔を狭く設定することができる。このため、永久磁石２３３の有効磁束をさらに高めることができ、さらにトルク性能を向上させることができる。
Therefore, in the above-described second embodiment, the same effects as those in the above-described first embodiment can be obtained. In addition, since the
（第３実施形態）
次に、図１４に基づいて、本発明の第３実施形態について説明する。なお、第３実施形態において、第２実施形態と同一態様には、同一符号を付して説明する。
図１４は、第３実施形態におけるロータ３０９の斜視図である。
同図に示すように、前述の第２実施形態と第３実施形態との相違点は、第２実施形態では、ロータコア２３２に永久磁石２３３を接着剤等のみで固着しているのに対し、第３実施形態では、ロータコア２３２に永久磁石２３３を、接着剤に加えてホルダ１２０を用いて固定している点にある。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described based on FIG. In the third embodiment, the same aspects as those in the second embodiment are denoted by the same reference numerals.
FIG. 14 is a perspective view of the
As shown in the figure, the difference between the second embodiment and the third embodiment described above is that in the second embodiment, the
ホルダ１２０は、ロータコア２３２の軸方向両側に設けられている。ホルダ１２０は、非磁性の金属板にプレス加工を施して形成される。ホルダ１２０は、軸方向平面視で略四角状の固定部１２１と、固定部１２１の四辺の各々中央から径方向外側に向かって延びる４つのアーム部１２２と、各アーム部１２２の先端に設けられた押え爪１２３と、が一体成形されている。
The
固定部１２１の面積は、ロータコア２３２に形成されているフラックスバリヤ部１１３を軸方向外側から覆うことができる大きさに設定されている。このような固定部１２１の中央の大部分に、回転軸３１が挿入、または圧入可能な貫通孔１２１ａが形成されている。これにより、回転軸３１に固定部１２１が固定される。なお、固定部１２１の貫通孔１２１ａに回転軸３１が挿入される場合、回転軸３１と固定部１２１との固定は、接着剤等が用いられる。
The area of the fixing
各アーム部１２２は、それぞれ対応する永久磁石２３３の軸方向端面を殆ど覆うように長方形状に形成されている。
押え爪１２３は、永久磁石２３３の軸方向両端で、且つ径方向外側端の角部と、この角部の周囲を覆うように断面略Ｌ字状に形成されている。押え爪１２３の周方向の幅Ｈ４は、ロータコア２３２の外周面に形成されている開口部２１７の周方向の幅よりも若干大きくなる程度に設定されている。
Each
The
このように構成されたホルダ１２０により、ロータコア２３２に対する永久磁石２３３の軸方向へのずれ、および径方向外側への抜けが防止される。
したがって、上述の第３実施形態によれば、前述の第２実施形態と同様の効果を奏する。これに加え、ホルダ１２０により、ロータコア２３２への永久磁石２３３の固着力を高めることができる。このため、ロータ３０９の信頼性をより高めることができる。
The
Therefore, according to the above-described third embodiment, the same effects as those of the above-described second embodiment can be obtained. In addition, the
なお、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
例えば、上述の実施形態では、減速機付モータ１は、車両に搭載される電装品（例えば、パワーウインドウ、サンルーフ、電動シート等）の駆動源となるものである場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、さまざまな用途に減速機付モータ１を使用することができる。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various modifications made to the above-described embodiment without departing from the spirit of the present invention.
For example, in the above-described embodiment, the case where the motor 1 with a reduction gear is a drive source for electrical components (for example, a power window, a sunroof, an electric seat, etc.) mounted on the vehicle has been described. However, it is not restricted to this, The motor 1 with a reduction gear can be used for various uses.
また、上述の実施形態では、ロータコア３２，２３２に４つの磁石収納部１１２を形成し、ロータコア３２，２３２に永久磁石３３，２３３を４つ設けた場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、ロータコア３２，２３２の磁石収納部１１２の個数、および永久磁石３３，２３３の個数は、任意に設定することができる。
この場合、第２実施形態におけるホルダ１２０のアーム部１２２の個数も、永久磁石２３３の個数に応じて任意に設定する。
In the above-described embodiment, the case where the four
In this case, the number of
さらに、上述の実施形態では、空洞部１１１の一部をフラックスバリヤ部１１３として構成している場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、空洞部１１１のフラックスバリヤ部１１３に相当する箇所に樹脂等の絶縁材を充填してもよい。このように構成することで、永久磁石３３，２３３の径方向内側への磁束漏れを抑制しつつ、ロータコア３２，２３２の剛性を高めることができる。
Furthermore, in the above-described embodiment, the case where a part of the
１…減速機付モータ
２…モータ部
９，２０９，３０９…ロータ
２０…ステータコア
２２…ティース
３１…回転軸
３２，２３２…ロータコア
３３，２３３…永久磁石
１０１…ティース本体
１０２…鍔部
１１１…空洞部
１１３…フラックスバリヤ部（空洞部）
１１６…ブリッジ部（ブリッジ）
１１７，２１７…開口部
１１９…溝部
Ｈ１…幅
Ｌ１，Ｌ２…円周長さ
θ…外角
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Motor with a
116: Bridge part (bridge)
117, 217 ... opening 119 ... groove H1 ... width L1, L2 ... circumferential length θ ... outer angle
Claims (6)
前記ティースよりも径方向内側に配置され、前記ティースに対して回転自在に設けられているロータと、
を備え、
前記ティースは、
径方向に沿って延びるティース本体と、
該ティース本体の径方向内側端に設けられ、周方向に沿って延びる鍔部と、
を有し、
前記ロータは、
回転軸と、
前記回転軸に固定され、径方向中心が該回転軸の軸心と一致する円柱状のロータコアと、
該ロータコアの径方向に沿うように、且つ周方向に放射状に配置される複数の永久磁石と、
を有し、
前記永久磁石は、前記回転軸に直交する断面形状が径方向内側に向かうに従って周方向の幅が漸次広くなるように台形状に形成されており、
前記ロータコアの外周面には、前記永久磁石の径方向外側端の周方向両側に、それぞれ軸方向に沿って延びる溝部が形成されており、
周方向で隣り合う前記永久磁石の間に形成された２つの前記溝部の周方向中心間の円周長さは、前記鍔部の内周面の円周長さよりも長く設定されている
ことを特徴とする電動モータ。 An annular stator core, and a stator having a plurality of teeth that protrude radially inward from the inner peripheral surface of the stator core and around which a coil is wound;
A rotor that is disposed radially inward of the teeth and is rotatably provided with respect to the teeth;
With
The teeth are
A teeth body extending along the radial direction;
A collar portion provided at the radially inner end of the teeth body and extending along the circumferential direction;
Have
The rotor is
A rotation axis;
A cylindrical rotor core fixed to the rotating shaft and having a radial center coinciding with the axis of the rotating shaft;
A plurality of permanent magnets arranged radially along the circumferential direction of the rotor core; and
Have
The permanent magnet is formed in a trapezoidal shape so that the width in the circumferential direction gradually increases as the cross-sectional shape perpendicular to the rotation axis goes radially inward,
On the outer peripheral surface of the rotor core, groove portions extending along the axial direction are formed on both sides in the circumferential direction of the radially outer end of the permanent magnet,
The circumferential length between the circumferential centers of the two groove portions formed between the permanent magnets adjacent in the circumferential direction is set to be longer than the circumferential length of the inner circumferential surface of the flange portion. A featured electric motor.
ことを特徴とする請求項１に記載の電動モータ。 The electric motor according to claim 1, wherein a plurality of hollow portions are formed in the rotor core between the rotating shaft and a radially inner end of the permanent magnet.
前記ロータコアには、周方向で隣り合う前記永久磁石の間で、且つ前記空洞部の間に、径方向に延びるブリッジが形成されており、
前記ブリッジの周方向の幅は、径方向全体に渡って均一に設定されており、且つ周方向で隣り合う前記永久磁石の径方向内側端の間の幅と同一に設定されている
ことを特徴とする請求項２に記載の電動モータ。 The hollow portion is formed on both sides in the circumferential direction at the radially inner end of each permanent magnet,
The rotor core has a bridge extending in the radial direction between the permanent magnets adjacent in the circumferential direction and between the hollow portions,
The circumferential width of the bridge is set uniformly over the entire radial direction, and is set equal to the width between the radial inner ends of the permanent magnets adjacent in the circumferential direction. The electric motor according to claim 2.
ことを特徴とする請求項３に記載の電動モータ。 The electric motor according to claim 3, wherein a width of the bridge in the circumferential direction is set to a width capable of magnetic saturation.
ことを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の電動モータ。 The opening part which exposes the radial direction outer end of the said permanent magnet in the outer peripheral surface is formed in the outer peripheral surface of the said rotor core, The Claim 1 characterized by the above-mentioned. Electric motor.
下底と脚との外角θは、
９０°＜θ＜１１０°
に設定されている
ことを特徴とする請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の電動モータ。 The permanent magnet is formed so that a cross-sectional shape orthogonal to the rotation axis is an isosceles trapezoidal shape,
The external angle θ between the bottom and leg is
90 ° <θ <110 °
The electric motor according to any one of claims 1 to 5, wherein the electric motor is set.
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